——解读《Mitochondria at the heart of aging: structure, function, and failure》

搬一箱水、连续爬几层楼，或者久坐后突然做一场运动，身体常会留下些“余波”：腿酸得比以前久，小腿偶尔抽动，腰背发紧，第二天醒来仍觉得没有完全松下来。出现这些现象的原因有很多，如电解质变化、姿势、运动负荷、睡眠等等，但它们都在提示：活动停下之后，身体的收尾工作才刚刚开始。而在这其中，线粒体也在紧锣密鼓地开展供能、运输、清理和重建工作。

肌肉收缩后，钙离子要回到合适的位置，细胞膜两侧的离子差需要重新建立；被拉扯、氧化或错误折叠的蛋白质要接受检查，能继续使用的修整后留下，损伤过重的则被拆解回收；新的原料还要被送到需要修补的位置。一次恢复，依赖供能、运输、清理和重建重新接上节奏。

2026年4月24日，Hany E. Marei在《Journal of Translational Medicine》第24卷发表综述《Mitochondria at the heart of aging: structure, function, and failure》，文章号716。[1] 这是一篇综述文章，主要工作是整合既有研究。作者在文章中把线粒体放在结构、能量转换、线粒体DNA、质量控制、炎症信号和细胞命运的交会处，试图回答一个更重要的问题：

线粒体为什么会成为衰老研究的中心？衰老为什么常表现为多套维护系统一起失去协调余量？

本文前五部分沿用这篇综述的主要框架，并以经典机制研究补充解释；涉及146名成年人、45名健康受试者和38名老年人的人数、剂量与周期，来自另外列出的原始人体研究。

一、先看结构：线粒体为什么不只是一块“电池”

可以把线粒体想成一座建在细胞里的小型换能站。外膜围出边界，内膜向里反复折叠，形成一排排被称为“嵴”的褶皱。这些褶皱像在有限厂房里增加工作台，让呼吸链复合体和ATP合酶拥有更大的排列面积。[1][3]

食物中的碳水、脂肪和部分氨基酸经过分解，会把高能电子交给呼吸链。电子沿内膜上的复合体逐级传递，释放的能量把质子泵到内膜一侧；质子再经ATP合酶回流，推动ATP生成。这个过程像先把水抽到高处蓄势，再让回流带动涡轮。ATP就是细胞可以直接调用的能量形式，用于肌肉收缩、神经传递、物质运输以及修复与合成。

结构和功能在这里从一开始就连在一起。嵴形态会影响呼吸链复合体如何排列，内膜完整性决定质子梯度能否保持，膜两侧的电位差既参与ATP生成，也帮助线粒体摄取钙离子，并推动一部分蛋白进入线粒体。膜或嵴出现持续损伤时，受影响的往往不只是“发电量”，还包括钙离子处理、蛋白导入和损伤识别。[1][3]

人体线粒体含有上千种蛋白，绝大多数由细胞核DNA编码，先在细胞质中合成，再借助靶向序列和膜上的转位装置进入线粒体，这就是上文所说的蛋白导入；其中进入基质或内膜的一部分过程依赖膜电位。而线粒体内也有DNA，但线粒体DNA的功能不同，它负责的是编码系统：13个氧化磷酸化相关多肽、22种转运RNA和2种核糖体RNA。[1][3] 两套基因组必须配合，线粒体才能完成自身蛋白合成和稳定供能。

二、供能变慢时，真正收窄的是整条维护链的余量

线粒体在细胞中并非一颗颗固定不动的电池。它们会融合，也会分裂。融合让不同线粒体共享部分内容物，帮助网络度过短期压力；分裂可以把状态较差的区域隔开，为后续处理创造条件。膜电位持续偏低、损伤较重的线粒体，还可能被线粒体自噬识别、包裹并送去降解。[5][6]

这套维护讲究接力。分裂过多，网络容易碎片化；融合持续过强，受损区域又可能难以及时隔离；清理速度赶不上损伤出现的速度，低效线粒体便会在细胞里停留更久。更麻烦的是，识别、运输、降解和重建本身也需要能量。旧部件处理不完，新任务还在进入，细胞就容易从“有余量地调整”转向“勉强维持”。[1]

人体数据给出了一个可观察的切面。Short等研究了146名18—89岁的健康成年人，发现骨骼肌线粒体ATP生成速率平均每10年下降约8%；按线粒体蛋白量校正后，下降幅度仍约为5%。最大摄氧量也呈相近趋势，线粒体ATP生成速率与最大摄氧量存在相关。[4]

这项研究是横断面观察，比较的是不同年龄组，不能推断每个人都会按同一速度下降，也不能完全排除活动量、身体组成和健康状态的影响。它更适合帮助我们理解“余量”：年龄增长时，线粒体通常不会突然停止工作；更常见的变化是，面对相同负荷时，可供调度和补偿的空间可能逐渐缩小。

三、线粒体DNA：平时负责编码，位置不对时也会成为警报

线粒体DNA首先是一套遗传信息。它编码呼吸链中的部分核心亚基，并提供线粒体内部合成这些多肽所需的RNA。它以多个拷贝存在于线粒体中，和相关蛋白共同组成类核结构。复制、包装和修复任何一环发生偏差，都可能影响能量转换。[1]

当线粒体膜受损，或受损线粒体没有被及时清除，部分线粒体DNA可能进入细胞质或细胞外。对先天免疫系统来说，DNA出现在“不该出现的位置”本身就是危险线索，可激活cGAS-STING等通路，并带动干扰素和炎症相关反应。[7] 原本用于供能的遗传材料，由此参与了细胞向外发出的压力提醒。

适度而短暂的提醒有助于调动清理和修复。警报反复出现、迟迟不能解除时，局部环境便可能维持在低度炎症状态；炎症和氧化压力又会继续影响线粒体膜、蛋白和DNA，形成相互牵动的循环。线粒体因此连接了能量变化与免疫沟通，也让“损伤有没有被及时收尾”成为理解衰老的重要线索。

四、修复、暂停或退出：线粒体状态怎样影响细胞命运

面对压力，细胞并非只有一种反应。损伤较轻、资源仍然充足时，细胞可以降低部分合成和增殖活动，把能量让给修复、抗氧化和自噬；压力持续存在、继续分裂风险较高时，部分细胞会进入细胞衰老状态，停止分裂，但仍保持代谢并改变分泌信号；损伤过重时，线粒体膜通透性和相关蛋白变化还可能推动程序性死亡。[1][8]

“暂停”和“退出”在短期内都具有保护意义。暂停能避免带着损伤继续复制，程序性死亡可以移除难以挽回的细胞。问题出现在这些过程不能顺利收尾时：衰老细胞长期积累，会释放炎症因子、蛋白酶和基质重塑信号，改变邻近细胞的工作环境；死亡细胞若没有被及时清除，局部警报也可能延长。[8]

由单个细胞走向组织层面的逻辑由此变得清楚。一个细胞暂停，可能是在保护组织；越来越多细胞长期暂停，组织可调用的工作单元就会减少；周围环境持续受到炎症和基质信号影响，干细胞更新、免疫清理和组织修复也会更难协调。线粒体没有独自决定衰老，却参与了细胞该继续工作、暂时停下还是有序退出的判断。

五、它为什么会成为衰老研究的中心

这里所说的“中心”，强调许多路径会在线粒体处交会，并不意味着所有衰老变化都由线粒体单独引起。基因组稳定性影响呼吸链成分，营养感知决定资源偏向生长还是维护，自噬负责清走低效部件，NAD⁺和氧化还原状态连接能量与压力信号，细胞衰老和炎症又把局部变化传递给周围组织。[1][2]具体的介绍可参考我们的系列文章《身体为什么会逐渐失去恢复力》。

这些路径还会彼此反馈。电子传递受阻可能增加氧化压力；氧化和炎症信号继续损伤膜与DNA；清理受损线粒体需要能量；清理不足又进一步拖累供能。综述真正强调的，是一种系统性的适应能力下降：早期变化可能是补偿，持续时间过长或无法解除后，补偿本身也会成为负担。[1]

这也提醒我们谨慎理解“线粒体健康”。一次疲劳、一个血液指标或某种成分浓度，都不能代表完整的线粒体网络。研究需要同时看分子变化、目标组织是否真正获得成分、线粒体功能是否改变，以及变化能否落实到活动能力或其他人体结局。

六、从机制走到营养补充，需要跨过三道证据门槛

规律活动、充足睡眠、完整饮食和慢性问题管理，会从不同方向影响线粒体的负荷与更新。膳食补充剂可以提供稳定、可量化的营养输入，但至少要连续回答三个问题：能否被人体吸收，能否进入目标细胞和线粒体，最终能否改变可重复的人体功能结局。

麦角硫因是膳食补充剂原料中线粒体研究的热门之一。[9] 2024年，Fong等用质谱直接证明麦角硫因能够进入并积累在线粒体；[10]2025年发表于《Cell Metabolism》的研究又提出一条更具体的机制：运动训练后，麦角硫因在小鼠骨骼肌线粒体中增加，并直接结合3-巯基丙酮酸硫转移酶（3-mercaptopyruvate sulfurtransferase，MPST）。MPST参与含硫物质转化和硫化氢相关代谢；在该研究的细胞与小鼠实验中，这条通路与线粒体呼吸和运动表现变化相连。[11] 它用实验解释了“麦角硫因可能怎样作用于线粒体”。

现有人体研究先回答了吸收问题。一项双盲、安慰剂对照研究中，45名健康成年人分别每日摄入5毫克、25毫克纯麦角硫因或安慰剂，持续7天。两种剂量均提高了血液麦角硫因水平，尿液排出量低于摄入量的4%。[12] 这个结果支持麦角硫因在人体的短期吸收与保留，有助于麦角硫因在人体线粒体中的进一步的研究。

辅酶Q10位于线粒体内膜，是呼吸链复合体I、II把电子传向复合体III时的重要载体，也是维持膜内氧化还原平衡的一部分。[3] 要判断口服补充是否真正触及线粒体，需要直接观察目标组织。2026年一项随机、双盲、安慰剂对照试验纳入54名健康、经常活动的成年男性，每日补充300毫克还原型辅酶Q10（ubiquinol）或安慰剂，持续6周。补充后血浆辅酶Q10升高，肌肉活检显示复合体I相关呼吸的偶联效率有所改善；但最大运动能力、摄氧动力学和恒定负荷运动时间没有组间差异。这项研究的价值在于，它在人群中直接测量了骨骼肌线粒体，说明分子和线粒体层面的变化可能早于可感知的运动表现，二者不能画等号。[13]

面向老年人的研究则提供了功能层面的线索。2025年一项随机、双盲试验纳入38名65—75岁的久坐成年人，两组都完成8周高强度间歇训练，其中一组每日补充100毫克辅酶Q10，另一组使用安慰剂。与单纯训练组相比，辅酶Q10组在5次坐站和30秒坐站测试中的改善更明显，提示下肢起立能力和重复发力可能获得额外支持；握力、平衡、起立行走和6分钟步行距离没有显示额外优势。[14] 样本量较小，而且辅酶Q10与训练同时使用，因此结果适合解释为“可能帮助部分老年人提高训练适应”，不能延伸为辅酶Q10单独逆转衰老。把两项研究放在一起，更有用的判断是：辅酶Q10是否产生实际价值，要看剂型、剂量、使用周期、基础状态，以及研究测量的是线粒体效率还是身体功能。

结语：理解线粒体，也是在理解身体怎样重新接上节奏

线粒体处在衰老研究的中心，来自它对多条路径的连接：内膜与嵴承载能量转换，融合、分裂和自噬维护网络，线粒体DNA既保存遗传信息，也可能在位置异常时发出警报，细胞命运再把局部状态带向组织层面。

随着年龄增长，身体面对的核心挑战往往是协调余量逐渐收窄。SUPER-SYN关注的恢复力，也体现在这里：经历活动、压力和日常消耗后，供能能否跟上，损伤能否被清理，修复材料能否到位，警报能否在任务结束后慢慢安静下来。

读懂一项线粒体研究，需要同时看机制、研究对象、剂量、周期、目标组织和真实功能结局。保留这些层次，才能把科学线索放回日常生活，也让每一个关于“抗衰老”或“改善线粒体”的判断更接近证据本身。

参考文献

  1. Marei HE. Mitochondria at the heart of aging: structure, function, and failure. Journal of Translational Medicine. 2026;24:716. doi:10.1186/s12967-026-08047-8.
  2. López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of aging: an expanding universe. Cell. 2023;186(2):243-278. doi:10.1016/j.cell.2022.11.001.
  3. Spinelli JB, Haigis MC. The multifaceted contributions of mitochondria to cellular metabolism. Nature Cell Biology. 2018;20(7):745-754. doi:10.1038/s41556-018-0124-1.
  4. Short KR, Bigelow ML, Kahl J, et al. Decline in skeletal muscle mitochondrial function with aging in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2005;102(15):5618-5623. doi:10.1073/pnas.0501559102.
  5. Youle RJ, van der Bliek AM. Mitochondrial fission, fusion, and stress. Science. 2012;337(6098):1062-1065. doi:10.1126/science.1219855.
  6. Pickles S, Vigié P, Youle RJ. Mitophagy and quality control mechanisms in mitochondrial maintenance. Current Biology. 2018;28(4):R170-R185. doi:10.1016/j.cub.2018.01.004.
  7. West AP, Khoury-Hanold W, Staron M, et al. Mitochondrial DNA stress primes the antiviral innate immune response. Nature. 2015;520(7548):553-557. doi:10.1038/nature14156.
  8. Wiley CD, Campisi J. From ancient pathways to aging cells—connecting metabolism and cellular senescence. Cell Metabolism. 2016;23(6):1013-1021. doi:10.1016/j.cmet.2016.05.010.
  9. Gründemann D, Harlfinger S, Golz S, et al. Discovery of the ergothioneine transporter. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2005;102(14):5256-5261. doi:10.1073/pnas.0408624102.
  10. Fong ZW, Cheah IK, Tan YSL, et al. Ergothioneine and mitochondria: an important protective mechanism? Biochemical and Biophysical Research Communications. 2024;726:150269. doi:10.1016/j.bbrc.2024.150269.
  11. Sprenger HG, Mittenbühler MJ, Sun Y, et al. Ergothioneine controls mitochondrial function and exercise performance via direct activation of MPST. Cell Metabolism. 2025;37(4):857-869.e9. doi:10.1016/j.cmet.2025.01.024.
  12. Cheah IK, Tang RMY, Yew TSZ, Lim KHC, Halliwell B. Administration of pure ergothioneine to healthy human subjects: uptake, metabolism, and effects on biomarkers of oxidative damage and inflammation. Antioxidants & Redox Signaling. 2017;26(5):193-206. doi:10.1089/ars.2016.6778.
  13. Acton JP, et al. Effect of six weeks ubiquinol supplementation on mitochondrial respiratory function and exercise capacity in healthy males: a randomised double-blind placebo-controlled trial. European Journal of Applied Physiology. Published online June 6, 2026. doi:10.1007/s00421-026-06275-w.
  14. Bagheri N, Kargarfard M, Bagheri R, Dutheil F. Effects of coenzyme Q10 supplementation on physical function adaptations to high-intensity interval training in older adults: a randomized controlled trial. Nutrients. 2025;17(24):3959. doi:10.3390/nu17243959.